Фибра

ОЛ ИСАНИЕИЗОЬЕЕТИН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик)971978Опубликовано 07.11.82. Бюллетень Л 41 ло делам нзобретеннй н открытийДата опубликования описания 17.11.82(54) ФИБРА Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству склеенной фибры, которая может быть использована для изготовления уплотнительных колец в гидравлических системах прессового оборудования, в качестве дугостойких элементов масляных выключателей и других деталей в машиностроении, электромашиностроении,Фибра представляет собой твердый монолитный материал, изготовленный путем перга ментирования бумаги-основы растворами хлористого цинка или серной кислоты и соединения слоев друг с другом. Полученный слоистый материал затем промывают водой (выцелачивают) с целью удаления пергаментирующего реагента, сушат и прессуют, Фибра - долговечный и прочный материал, обладаюший высокими показателями сопротивления разрыву при растяжении, сопротивления излому, ударной прочности, износостойкости, маслостойкости, дугостойкости. При толцине фибры свыше 5 мм процесс выщелачивания очень длителен, в частности, при толшине фибры свыше 25 мм выщелачивание продолжается более 6 месяцев, что требует значительных производственных площздей ц использования большого количества воды. Монолитную фибру в практике мирового фибрового производства выпускают толщиной до 10 мм, в СССР - до 5 мм.5 В технике находит применение фибра толциной от 0,5 до 35 мм, поэтому для сокращения процесса получения фибры большой толшины применяют метод склеивания топкой фибры. Так, известен способ получения фибры, заключаюцийся в том, что между слоями фибры прокладывают разлцчныс материалы, пропитанные водными или спиртовыми растворами фенопластов, кзрбамцдной или меламидцой смолы. Этими материалами могут быть бумага, фанера, ткани цз нату 5 ральных волокон, из целлюлозных волокон,из стекловолокна цли из волокон сицтетцческой смолы. Наложенные друг на друга слои прессуют при высокой температуре и высоком давлении 1) .Недостатком этого способа является прцсутствие промежуточного сдоя, прокладываемого между листами фибры, что приводитк созда нио продукта неоднородного по структуре, а это, в свою очередь, сказывается цз физцко-механических свойствах фибры.98,5Малотоксична я 1,5 Известна фибра, состоящая из спрессованных слоев пергаментированной бумаги и клеевой пленки между ними из фенолформальдегидной смолы 2.Склеивание фибры в отечественной практике производят при помощи фенолоформальдегидной смолы С. Применение смолы Ссвязано с большими трудностями: смола содержит значительное количество токсичных веществ: свободного фенола 2,5%; свободного формальдегида 1%, выделение которых увеличивается с повышением температуры, необходимым по технологическому процессу, достигая значений, превьццающих предельно допустимые концентрации содержаний их в воздушной среде. Кроме того, в технологическом цикле склеивания смолой Сесть операция подсушивания в течение суток листов фибры с нанесенным клеевым слоем, что удлиняет технологический процесс, требует значительных производственных площадей, а также создания мощной вентиляционной системы для удаления выделяющихся при подсушке токсичных веществ: фенола и формальдегида. Основным недостатком фибры, склеенной известной фенолформальдегидной смолой С, является пониженная ударная прочность. Если ударная прочность монолитной фибры составляет 80- в 1 мНм/ем, то для склеенной фибры отечественного производства (смола С) составляет лишь 50 - 60 мНм/м (кгсм/ /см), а зарубежная склеенная фибра имеет еще более низкий показатель ударной прочности 20 - 40 мНм/м (кгсм/см). Показатель ударной прочности имеет важное значение при переработке фибры и эксплуатации фибровых деталей, так как фибра, как материал, обладающий высокой ударопрочностью, традиционно используется в жестких условиях переменных ударных нагрузок (высоковольтные выключатели, дугогасящие камеры и т. д.). Цель изобретения -- получение склеенной фибры, имеющей повышенную ударопрочность при одновременном упрощении и удешевлении ее производства.Указанная цель достигается тем, что фибра, состоящая из спрессованных слоев пергаментированной бумаги и клеевой пленки между ними из фенолоформальдегидной смолы, содержит клеевую пленку, выполненную из фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола и формальдегида 0,05 - 0,1%, полученной при исходном полярном соотношении фенола и формальдегида 1:2,5 путем четырехстадийной конденсации их в присутствии едкого патра, причем слои пергаментированной бумаги и клеевой пленки взяты в следующем соотношении, мас. %:Пергаментированнаябумага 87,5 - 98,5 Клеевая пленка 1,5 - -12,5 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 Полученный материал обладает высокой ударопрочностью, низким водопоглощением, все остальные физико-механические и электроизоляционные свойства соответствуют требованиям ГОСТ 14613-69. Применение мало- токсичной фенолоформальдегидной смолы (марки СФЖ), содержащей в 20 раз меньше токсичных веществ, чем применяемые в настоящее время смолы, не только резко улучшает санитарно-гигиенические условия труда при производстве склеенной фибры, но и при эксплуатации изделий из такой фибры, так как в этом случае не происходит выделения токсичных веществ: фенола и формальдегида. Фибру, склеенную при помощи указанной фенолоформальдегидной смолы, получают следующим образом. Листы бумаги- основы из хлопковой или древесной целлюлозы пропускают через пергаментирующий раствор (например, водный раствор хлористого цинка с концентрацией 67 - 73% при 15 - 65 С), после чего все листы соединяют в один пласт при помощи нагретого вала при линейном давлении 7 - -8 кН/м (кгс/см). Затем посредством промывки водой пергаментирующий агент удаляют, полученный продукт сушат при 40 - 120 С и прессуют при давлении 2 - 2,5 МПа (20 - 25 кгс/см ) .На полученные листы толщиной 1 - 5 мм наносят клеевой слой - фенолоформальдегидную смолу марки СФЖ, на наружные листы клеевой слой наносят с одной стороны листа, на внутренние слои - с двух. Затем листы фибры с нанесенными клеевыми слоями складывают в пакеты заданной толщины и прессуют при давлении 2,5 - 3 МПа и 125 - 135 С. Время прессования устанавливают в зависимости от толщины пакета из расчета 2 мин на каждый миллиметр толщины. Охлаждение пакетов до 40 - 50 С производят в прессе без снятия давления. При производстве склеенной фибры с применением указанной малотоксичной фенолоформальдегидной смолы ликвидируется одна операция - подсушка клеевого слоя после нанесения его на листы фибры в течение одних суток, требующая использования больших производственных площадей и удлиняющая технологический процесс. Пример 1. На внутреннюю сторону листа фибры марки ФТ толщиной 5 мм наносят клеевой слой - фенолоформальдегидную смолу марки СФЖи затем на него накладывают второй лист фибры с нанесенным на нижнюю сторону клеевым слоем. Получают пакет толщиной 10 мм с соотношением, мас. %ПергаментированнаябумагаКлеевой слой (пленка)Фенолоформальдегиднаясмола971978 Таблица 1 Фибра Показатели склеенная смолойСизвестная(прототип) склееннаяСф)(-3014(предлагаемая) 61 70 5,2 5,0 11,0 11,2 70,5 70,0 Плотность, г/см 1,32 1,30 2,7 10" 2,9 10 п 0,05 3,0 Пакет помещают в гидравлический пресс. Прессование производят при 130 С, удельном давлении 2,2 МПа в течение 20 мин.В табл. 1 даны технические показатели качества полученной фибры в сравнении с фиброй, склеенной смолой С. Как следует из данных табл. 1, ударопрочность, характеризуемая величиной ударного поперечного изгиба, фибры, склеенной малотоксичной фенолоформальдегидной смоУдарный поперечный изгиб,мНмм 2 Прочность клеевого шва, МПаВодопоглощение,Предел прочности при растяжении,МПа Удельное объемное электрическоесопротивление, Ом см Содержание свободного фенолаи формальдегида,3 Пример 2, Собирают пакет из трех листов фибры марки ФКДГ толщиной 5 мм с нанесенным клеевым слоем, состоящим из малотоксичной фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ, на наружных листах с одной стороны, а на внутреннем - с двух сторон в соотношении, мас. /о:Пергаментированнаябумага 98 лой резольного типа, на 15/о выше, чем у обычной склеенной фибры (70 против 61 Нм/ /м). Остальные физико-механические показатели остаются на том же уровне, в пределах допустимых колебаний, либо несколько лучше. Водопоглощение меньше (11,0 О/, против 11,2/о), г плотность больше (1,32 г/см против 1,30 г/см), содержание свободного фенола и формальдегида в готовом продукте значительно уменьшается (0,05 О/о против З,ОО/о). Клеевая пленка Малотоксичная Фенолоформальдегиднаясмола 2Полученный пакет помещают в гидравлический пресс. Прессование производят при 135 С, удельном давлении 2,5 МПа в течение 30 мин. Результаты анализа полученной фибры приведены в сравнении с прототипом в табл. 2.(предлагаемая) склеенная смолой С(известная- прототип) Показатели 7/ 4,7 5,2 Ударный поперечный изгиб,мНм м Прочность клеевого шва, МПаВодопоглощение,Предел прочности при растяжении, МПа Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом см Содержание свободного фенолаи Формальдегида, ь Анализируя данные, представленные в табл. 2, можно сделать вывод о значительном повышении ударопрочности материала, полученного склеиванием фибры малотоксичной фенолофор мал ьдегидной смолой СФЖна 34% (78 против 56 ммнм) при сохранении всех прочих показателей фибры на высоком уровне. Та к, водопоглощение снижает с 8,6 до 8,1%, предел прочности при растяжении повышает с 67,5 до 73,5 МПа, резко снижается содержание свободного фенола и формальдегида в готовом продукте с 3 до 0,1%.Пример 3. Набирают пакет из 10 листов фибры марки ФТ толщиной 1 мм с нанесенным клеевым слоем из малотоксичной феноУдарный поперечный изгиб,мНмм 2 Прочность клеевого ива, МПа склеенная смолой склеенная С(известная - СФ 1 Кпрототип) (предлагаемая) лоформальдегидной смолы марки СФЖна наружные листы с одной стороны, на остальные - с двух сторон в соотношении, мас, %:Пергаментированнаябумага 76,5Клеевая пленка Малотоксичная Фенолоформальдегиднаясмола 12,5Полученный пакет переносят с гидравлический пресс, где при 125 С, удельном давлении 3 МПа в течение 20 мин производят прес сование фибры, в результате которого образуется продукт, физико-механические показатели которого представлены в табл. 3 в сравнении с прототипом.Таблица971978 10 Продолжение табл. 3 Фибра Показатели склееннаясмолой С(предлагаемая) 11,о 8 одопоглощение,11,0 74,5 73,5 ПлОтнОсть, г/см 1,33 Удельное объемное электрическоесопротивление, Ом см 3,2 10 3 10 0,1 формула изобретения 30Фибра, состоящая из спрессованных слоев пергаментированной бумаги и клеевойпленки между ними из фенолоформальдегидной смолы, отличаюцаяся тем, что, с цельюповышения ударопрочности фибры, упрощеЗ 5 ния и удешевления ее производства, клееваяпленка выполнена из фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола и формальдегида 0,05 - 0.1%, полученной при исходном молярном соотношении фенола и формальдегида 1:2,5 путем четырех 40 стадийной конденсации их в присутствии едкого патра, причем слои пергаментированной бумаги и клеевой пленки взяты в следующем соотношении, мас. %: пергаментированная бумага 87,5 - 98,5 и клеевая пленка, указанная выше 1,5 - 12,5.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Бельгии Ло 623775,кл. С 08 1, 1963.2. Васильев Д. Н. и др. Производствофибры. Гослесбммиздат, М.-Л., 1959, с. 96(прототип). Составитель О. Маслаченко Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор Л. Ференц Заказ 8040/ 4 Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Предел прочности при растяжении, ИПа Содержание свободного Фенолаи Формальдегида,Представленные данные убедительно доказывают, что получение склеенной фибры при использовании в качестве клеевой пленки малотоксичной фенолоформальдегидной смолы с содержанием свободного фенола и формальдегида до 0,1% дает материал, характеризуюшийся хорошими физико-механическими показателями, а именно: высоким значением предела прочности при растяжении, плотности, удельного объемного электрического сопротивления, прочности клеевого шва и низким водопоглощением. Следует обратить внимание на повышение такого показателя как ударный поперечный изгиб, который на 27/, выше (74 против 59 м-), чем у фибры, склеенной смолой С. Освоение производства фибры, склеенной малотоксичной фенолоформальдегидной смолой (содержание токсичных продуктов в свободном состоянии в 20 - 30 раз меньше, чем в прототипе) позволяет получить значительный экономический эффект за счет удешевления применяемой клеевой пленки, Цена 1 т предлагаемой смолы на 710 р ниже используемой в настоящее время смолы С, ее расход на 30% меньше, чем смолы С. Кроме того, уменьшается отбраковка фибры. Суммарный экономический эффект на 1 т фибры составляет около 180 р. При переработке фибры на детали и при их эксплуатации существенно повышается качество склеенной фибры и соответственно увеличивается срок службы изделий.